Способ определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов Российский патент 2022 года по МПК G01N7/00 

Изобретение относится к способам определения равновесных термобарических параметров (температуры и давления) образования гидратов из смеси сжиженных газов. Оно может быть использовано в технологиях нефтяной, газовой и химической промышленности.

Известен способ определения равновесных термобарических параметров образования гидратов сжиженного углеводородного газа, включающий определение опытным путем равновесного давления, а равновесной температуры по расчетной формуле:

,

где T - равновесная температура образования гидратов, °C; P - равновесное давление образования гидратов, кгс/см²; 0,00141, 0,1821, 0,5779 - коэффициенты, определенные опытным путем (Коротаев Ю.П. Избранные труды. Том 3. М.: Недра, 1999, С. 116).

Общими признаками известного и предлагаемого способов является определение одного из равновесных термобарических параметров, а второго параметра - по расчетной формуле, в которой используются коэффициенты, определяемые опытным путем.

К недостаткам известного способа необходимо отнести то, что он применим только для конкретного состава сжиженного газа на основе пропана (в % по объему): C₃H₈ - 95,3, C₂H₆ - 3,1, CH₄ - 1,6, и ограничен пределами давления от 0,47 до 4,08 МПа и температур от 273,4 до 277,5 К.

Определение равновесных термобарических параметров образования гидратов для сжиженных многокомпонентных смесей (нефтяных и природных газов) по этой формуле невозможно.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ определения равновесных термобарических параметров образования гидратов в многокомпонентной смеси (Патент РФ № 2625544, МПК G01N 7/00, G01K 13/02, опубл. 24.09.2018), включающий определение компонентного состава и температуры смеси, а давления образования в ней гидратов каждого компонента и их совокупности по расчетным формулам с использованием в них коэффициентов.

Общими признаками известного и предлагаемого способов является определение компонентного состава и температуры гидратообразующей смеси, а давления образования в ней гидратов каждого компонента и смеси по расчетным формулам с использованием в них коэффициентов.

К недостаткам известного способа необходимо отнести то, что с его помощью возможно определять равновесные термобарические параметры образования гидратов только в многокомпонентных газообразных смесях, из сжиженных газов - по этому способу весьма затруднительно или даже невозможно.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов.

Техническим результатом является повышение эффективности определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов.

Технический результат достигается тем, что в способе определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из сжиженных газов, включающем определение компонентного состава и температуры гидратообразующей смеси, давления образования в ней гидратов каждого компонента и смеси по расчетным формулам с использованием в них коэффициентов, новым является то, что давление образования в ней гидратов каждого компонента смеси определяют по формуле

,

где T - температура смеси (К); P_i - равновесное давление каждого i-го компонента (МПа); a, b, c - коэффициенты;

а равновесное давление смеси - по формуле:

,

где X_i - мольная доля i-го жидкого компонента в гидрате.

Кроме того, численные значения коэффициентов a, b, c определены для следующих компонентов

Сжиженный газ a b c этан 0,1888 102,36 13820 пропан 0,046 24,468 3253,3 i-бутан 41,479 22827 3∙10⁶ ц-пентан 0,0178 9,9379 1384,1 диоксид углерода 0,0009 0,3991 45,36 сероводород 0,0003 0,1478 17,086

Технический прием, заключающийся в том, что давление образования гидратов каждого сжиженного компонента и их смеси, соответственно, определяют по формулам

,

,

позволяет с высокой точностью рассчитывать равновесное давление образования гидратов каждого компонента сжиженного газа и их смеси в зависимости от температуры.

Численные значения коэффициентов a, b, c определены для следующих гидратобразующих компонентов

Сжиженный газ a b c этан 0,1888 102,36 13820 пропан 0,046 24,468 3253,3 i-бутан 41,479 22827 3∙10⁶ ц-пентан 0,0178 9,9379 1384,1 диоксид углерода 0,0009 0,3991 45,36 сероводород 0,0003 0,1478 17,086

Авторам не известны способы определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов подобным образом.

Практическая реализация предлагаемого определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из сжиженных газов, представлена примером.

ПРИМЕР 1

Многокомпонентная смесь сжиженных газов, компонентный состав которой в мольных долях: пропан - 0,6, i-бутан - 0,4, транспортируется по трубопроводу. Необходимо определить равновесное давление образования гидратов в этой смеси при температуре 275,5 К.

По расчетным формулам определяем, соответственно, давление образования гидратов:

- пропана ,

- i-бутана ,

- смеси .

ПРИМЕР 2

Многокомпонентная смесь сжиженных газов, компонентный состав которой в мольных долях: этана - 0,75, диоксида углерода - 0,15, сероводорода - 0,1, транспортируется по трубопроводу. Необходимо определить равновесное давление образования гидратов в этой смеси при температуре 288 К.

По расчетным формулам определяем, соответственно, давление образования гидратов:

- этана ,

- диоксида углерода

,

- сероводорода

- смеси .

Таким образом, совокупность существенных признаков позволяет достичь поставленный технический результат.

Изобретение относится к способам определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов и может быть использовано в нефтяной, газовой и химической промышленности. Способ определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов включает определение компонентного состава и температуры гидратообразующей смеси, давления образования в ней гидратов каждого компонента и смеси по расчетным формулам с использованием в них коэффициентов при этом давление образования в ней гидратов каждого компонента смеси определяют по формуле: , где T - температура смеси (К); P_i - равновесное давление каждого i-го компонента (МПа); a, b, c - коэффициенты; а равновесное давление смеси - по формуле: , где X_i - мольная доля i-го жидкого компонента в гидрате. Техническим результатом является повышение эффективности определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 табл.

1. Способ определения равновесных термобарических параметров образования гидратов из смеси сжиженных газов, включающий определение компонентного состава и температуры гидратообразующей смеси, давления образования в ней гидратов каждого компонента и смеси по расчетным формулам с использованием в них коэффициентов, отличающийся тем, что давление образования в ней гидратов каждого компонента смеси определяют по формуле:

,

где T - температура смеси (К);

P_i - равновесное давление каждого i-го компонента (МПа);

a, b, c - коэффициенты;

а равновесное давление смеси - по формуле:

,

где X_i - мольная доля i-го жидкого компонента в гидрате.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что численные значения коэффициентов a, b, c определены для следующих компонентов

Сжиженный газ a b c этан 0,1888 102,36 13820 пропан 0,046 24,468 3253,3 i-бутан 41,479 22827 3∙10⁶ ц-пентан 0,0178 9,9379 1384,1 диоксид углерода 0,0009 0,3991 45,36 сероводород 0,0003 0,1478 17,086